如圖所示,在同時(shí)存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的空間中取正交坐標(biāo)系Oxyz(x軸正方向水平向右,y軸正方向豎直向上)。勻強(qiáng)磁場方向與Oxy平面平行,且與x軸的夾角為,重力加速度為g。一質(zhì)量為m、電荷量為的帶電質(zhì)點(diǎn)沿平行于z軸正方向以速度v0做勻速直線運(yùn)動。
(1)求電場強(qiáng)度的最小值及對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(2)若電場強(qiáng)度為最小值,當(dāng)帶電質(zhì)點(diǎn)通過y軸上的點(diǎn)時(shí),撤去勻強(qiáng)磁場,求帶電質(zhì)點(diǎn)落在Oxz平面內(nèi)的位置。
(1)如圖答1所示,帶電質(zhì)點(diǎn)受到重力mg(大小及方向均已知)、洛倫茲力qv0B(方向已知)、電場力qE(大小及方向均未知)的作用做勻速直線運(yùn)動。根據(jù)力三角形知識分析可知:當(dāng)電場力方向與磁場方向相同時(shí),場強(qiáng)有最小值。根據(jù)物體的平衡規(guī)律有
①
②
由①②得
(2)如圖答2所示,撤去磁場后,帶電質(zhì)點(diǎn)受到重力mg和電場力qEmin作用,其合力沿PM方向并與v0方向垂直,大小等于qv0B,故帶電質(zhì)點(diǎn)在與Oxz平面成角的平面內(nèi)作類平拋運(yùn)動。
由牛頓第二定律 ③
解得 a=g/2
設(shè)經(jīng)時(shí)間t到達(dá)Oxz平面內(nèi)的點(diǎn)N(x,y,z),由運(yùn)動的分解可得
沿v0方向 ④
沿PM方向 ⑤
又 ⑥
⑦
聯(lián)立③~⑦解得
所以,帶電質(zhì)點(diǎn)落在N(,0,2)點(diǎn)(或帶電質(zhì)點(diǎn)落在Oxz平面內(nèi),的位置)
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A、若電場、磁場分別沿y軸正方向和x軸正方向,粒子只能做曲線運(yùn)動 | B、若電場、磁場均沿y軸正方向,粒子有可能做勻速圓周運(yùn)動 | C、若電場、磁場分別沿y軸負(fù)方向和z軸負(fù)方向,粒子有可能做勻速直線運(yùn)動 | D、若電場、磁場分別沿z軸負(fù)方向和y軸正方向,粒子有可能做平拋運(yùn)動 |
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